В сеть включены параллельно две лампы. Сопротивление одной из них больше сопротивления другой. В какой из ламп выделится большее количество теплоты за одно и то же время?
Большее количество теплоты выделится в лампе, имеющей меньшее сопротивление, т.к. по закону Джоуля − Ленца выделяемое проводником количество теплоты обратно пропорционально сопротивлению при равном напряжении.
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо понять, как распределяется ток и мощность в параллельной электрической цепи, а также как это связано с выделением тепловой энергии в лампах.
Параллельное соединение:
В параллельном соединении всех компонентов электрической цепи (в данном случае, ламп) напряжение на каждом элементе одинаково. Это значит, что напряжение на первой лампе $U_1$ равно напряжению на второй лампе $U_2$, и равно напряжению источника: $U_1 = U_2 = U$.
Закон Ома:
Согласно закону Ома, ток через элемент цепи можно выразить как:
$$
I = \frac{U}{R}
$$
где $I$ – ток через элемент, $U$ – напряжение на элементе, а $R$ – сопротивление элемента.
Распределение тока:
Так как обе лампы находятся под одинаковым напряжением, ток через каждую лампу будет зависеть от её сопротивления. Лампа с меньшим сопротивлением будет потреблять больший ток, чем лампа с большим сопротивлением.
Мощность и тепловая энергия:
Мощность, выделяемая на элементе цепи, определяется формулой:
$$
P = I^2 R = \frac{U^2}{R}
$$
Поскольку напряжение $U$ одинаково для обеих ламп, мощность, выделяемая на каждой из ламп, обратно пропорциональна их сопротивлениям. Это значит, что лампа с меньшим сопротивлением $R$ выделяет больше энергии в виде тепла.
Выделение тепла:
Количество теплоты, выделяемое в электрической лампе за время $t$, можно рассчитать как:
$$
Q = P \cdot t = \frac{U^2}{R} \cdot t
$$
Поскольку время одинаково для обеих ламп, количество теплоты $Q$, выделяемое в каждой лампе, будет зависеть от их сопротивлений.
Таким образом, в контексте задачи, лампа с меньшим сопротивлением будет выделять большее количество теплоты за одно и то же время, чем лампа с большим сопротивлением, поскольку мощность, выделяемая в лампах при параллельном соединении, обратно пропорциональна их сопротивлениям.
Пожауйста, оцените решение